3 Kriteria Desain dan Pemodelan

Transkripsi

1 Bab 3 3 Kriteria Desain dan Pemodelan 3.1 Deskripsi Anjungan Lepas Pantai Jacket dan Pile Anjungan lepas pantai yang dianalisis pada laporan ini merupakan suatu struktur anjungan rangka batang (fixed platform) tipe tripod dengan kemiringan dua arah dan pile menembus kaki jacket dan tidak di-grout. Anjungan ini terletak di Selat Makassar yang memiliki kedalaman 185 ft. Namun berdasar hasil rekualifikasi anjungan tersebut, struktur jacket berada / 8 lebih rendah dari hasil analisis sebelumnya. Ketiga kaki jacket (leg) ini membentuk suatu segitiga sama kaki dengan lebar yang berubah hingga mudline, dengan kemiringan leg sebesar 1:10. Jarak horisontal antar leg pada elevasi working point sebesar 15 ft. Dimensi ketiga leg sama pada bentang kedalaman (z) ft hingga ft yaitu sebesar 39 OD x 0.5 WT. Di bagian dalam leg terdapat pile sebesar 36 OD x 0.75 WT. Pile tersebut dipancang / penetrasi sampai kedalaman 216 ft di bawah mudline. Karena rongga antar pile dan jacket tidak diisi dengan grouting, maka dipasang wishbone di setiap titik persambungan jacket dengan horizontal bracing. Wishbone digunakan sebagai pengaku yang menghubungkan antara leg dan pile. Sambungan antar kaki vertikal jacket menggunakan joint can berupa baja tubular dengan ukuran 40 OD x 1.00 WT. Kaki jacket memiliki 7 (tujuh) penahan lateral (horizontal framing) yaitu pada elevasi (+)24.32 ft, (+)2.5 ft, (-)22.5 ft, (-)52.5 ft, (-)87.5 ft, (-)127.5 ft dan (-)174.5 ft. Selain itu juga terdapat penahan lateral pada elevasi mudline yaitu (-)194.5 ft. Dimensi penahan lateral berbeda di setiap kedalaman yang bervariasi dari 10 3 / Stuktur jacket untuk anjungan ini juga didukung oleh penahan vertikal tambahan berbentuk K-brace. Penahan K- Jenis Tripod di Selat Makassar 3-1

2 brace ini berfungsi sebagai penguat struktur jacket dan juga sebagai pelindung peralatan conductor yang berada di bagian dalam jacket Dek Struktur dek berada pada bagian atas anjungan lepas pantai, pada anjungan ini terdapat dua jenis dek yaitu main deck ( ft) dan cellar deck (+15 ft). Dek ditopang oleh 6 (enam) deck support yang menumpu pada horizontal framing pada elevasi ( ft). Deck support menopang 3 (tiga) frame utama dek yang memiliki profil baja tubular dengan 8,625 OD x WT. Frame utama dek berbentuk profil IWF 18 x 50. Jenis anjungan ini merupakan well platform yang pada awalnya hanya didesain untuk mendukung satu dek produksi saja, namun kini juga digunakan sebagai drill deck. Pada dek utama terdapat jembatan yang menyambuingkan anjungan ini dengan anjungan produksi lainnya. Pada dek utama terdapat beberapa jenis peralatan yang mempengaruhi pembebanan Appurtenances Komponen non-struktural lainnya yang terdapat pada anjungan ini adalah conductors dan risers. Platform didesain untuk dapat mengakomodasi sebanyak 3 ( tiga ) konduktor dengan besar 30. Sementara riser yan digunakan memiliki dimensi sebesar 12,75 dan 10, Parameter Desain Parameter desain yang digunakan dalam analisis berikut adalah berdasarkan data hasil pengukuran lapangan dan peraturan API RP 2A, 21 st edition (WSD) Kedalaman Air Data kedalaman air yang digunakan untuk analisis inplace, fatigue, dan seismik disajikan pada Tabel 3.1. Tabel 3.1 Kedalaman Air Elevasi Muka Air 1 year 100 year (ft) (ft) Kedalaman Air (CD) 190,39 190,39 Storm Tide Surge (ST) 0 1,6 Tidal Range (TR) 8,2 8,2 Mean Sea Level (MSL= CD+½ TR) 194,49 194,49 Analysis Storm Still Water Level 194,49 196,09 Jenis Tripod di Selat Makassar 3-2

3 3.2.2 Gelombang Gelombang air laut terjadi pada bagian permukaan air laut akibat adanya pergerakan angin. Gelombang harus diperhitungkan untuk berbagai kemungkinan arah yang terjadi. Data gelombang untuk analisa inplace disajikan sebagai berikut : Tabel 3.2 Data Gelombang Kondisi Operating Storm 1 year 100 year Tinggi Gelombang (H) 10,7 16,3 Periode Gelombang (T) 7,6 8,1 Untuk analisis fatigue, Jonswap wave spectrum akan digunakan untuk mengolah data gelombang yang ada Arus Arus merupakan pergerakan air laut dibawah permukaan air laut. Data arus berupa kecepatan arus pada beberapa kedalaman air disajikan sebagai berikut : Tabel 3.3 Data Arus yang Dibangkitkan oleh Pasang Surut % of water depth above mudline Depth (ft) 100 yr (fps) 1 yr (fps) ,50 1,76 1, ,05 1,73 1, ,60 1,70 1, ,15 1,67 1, ,70 1,64 1, ,25 1,59 1, ,80 1,54 1, ,35 1,48 1, ,90 1,40 1, ,45 1,27 0,97 0 0,00 0,00 0,00 Jenis Tripod di Selat Makassar 3-3

4 Tabel 3.4 Data Arus yang Dibangkitkan oleh Angin Depth below MSL (ft) Depth 100 yr (fps) 1 yr (fps) 1 193,5 0,54 0, ,5 0,46 0, ,5 0,36 0, ,5 0,28 0, ,5 0,20 0, ,5 0,12 0, ,5 0,07 0, Faktor Kinematika Gelombang dan Current Blockage Factor Faktor kinematika gelombang berdasar API RP2A diijinkan sebesar untuk badai tropis dan diterapkan pada kecepatan dan percepatan dari gelombang 2 dimensi. Tetapi berdasar UOI-GS-18 Specification, faktor kinematik yang digunakan sebesar 0.88 untuk kondisi 100 tahunan dan secara otomatis diaplikasikan pada program SACS-SEASTATE. Untuk current blockage factor didapatkan bahwa berdasar API 21 st edition, anjungan tiga kaki memiliki faktor sebesar : 0, Koefisien Hidrodinamik Nilai Koefisien Seret (Cd) dan Koefisien Inersia (Cm) yang digunakan adalah berdasarkan API RP2A, 21 st edition (WSD). Nilai dasar Cd dan Cm disajikan sebagai berikut : Tabel 3.5 Nilai Koefisien Hidrodinamik In Place Analysis Keterangan Cd Cm Member with marine growth (foulded) Member without marine growth (clean) Fatigue Analysis Member with marine growth (foulded) Member without marine growth (clean) Seismic Analysis Member with marine growth (foulded) Member without marine growth (clean) 1,05 1,20 0,65 1,60 0,80 2,00 0,50 2,00 0,65 1,60 1,05 1,20 Jenis Tripod di Selat Makassar 3-4

5 3.2.6 Pertumbuhan Biota Laut (Marine Growth) Marine Growth diterapkan pada member yang berada dibawah muka air laut. Radial marine growth pada pemodelan struktur lepas pantai ini dapat dilihat pada Tabel 3.6. Lingkupan dari marine growth ini diasumsikan sebesar 100% pad komponen-komponen struktur dan peralatan pendukung. marine growth dimodelkan berada pada rata-rata muka air tinggi menuju mudline. Densitas dari marine growth sebesar 81.,12 lb/ft 2. Tabel 3.6 Data Profil Marine Growth Water Depth Radial Growth (inch) MHW to El El -50 to El El -100 to Mudline Angin Data angin berupa kecepatan angin disajikan dalam tabel berikut : Tabel 3.7 Data Kecepatan Angin Return Period Wind Speed (mph) ( years) 3 second gust 1 minute average 1 hour average ,9 37,7 30, ,1 35,4 28, ,6 30,1 24,3 5 33,8 27,8 22,4 1 27,2 22,3 18 Analisis inplace menggunakan data kecepatan rata-rata angin 1 menit pada ketinggian 10 m dari permukaan laut Korosi Perhitungan ketebalan dinding member tidak terindikasi terjadinya korosi di bawah batas air selama platform ini beroperasi. Area splash zone diasumsikan pada (EL 5.5 ft hingga EL ft) di atas garis air untuk memenuhi adanya penipisan di masa datang Data Tanah Data karakteristik tanah untuk analisis pile berupa data Axial T-Z, data End Bearing T-Z, dan data Lateral P-Y. Data tanah selengkapnya terdapat pada Lampiran. Data Axial T-Z merupakan data yang menunjukkan hubungan antara tegangan aksial (psf) dan kedalaman penetrasi (inch). Data End Bearing T-Z merupakan data yang menunjukkan pergerakan Jenis Tripod di Selat Makassar 3-5

6 ujung tiang pancang. Data Lateral P-Y merupakan data yang menunjukkan hubungan antara teganga lateral (psf) dan defleksi lateral Data Kejadian Gelombang Data kejadian gelombang untuk analisis fatigue dapat dilihat pada Tabel 3.8. Tabel 3.8 Data Kejadian Gelombang Significant Wave Height Peak Period Cumulative of year (ft) (s) % 6,0-6,5 5,74 0,01 5,5-6,0 5,70 0,03 5,0-5,5 5,27 0,11 4,5-5,0 5,03 0,47 4,0-4,5 4,76 1,54 3,5-4,0 4,48 4,28 3,0-3,5 4,16 9,81 2,5-3,0 3,85 20,4 2,0-2,5 3,47 35,7 1,5-2,0 3,09 55,06 1,0-1,5 2,57 73,98 0,5-1,0 1,99 91,49 0,0-0,5 1, Pembebanan Anjungan ini menerima berbagai macam kondisi pembebanan seperti berat sendiri, beban mati, beban hidup, dan beban lingkungan. Data pembebanan diambil dari gambar struktural anjungan dan parameter desain. Data pembebanan tersedia untuk kondisi operasional (1 tahun) dan kondisi storm (100 tahun) Beban Mati Beban mati merupakan beban yang keberadaannya di platform bersifat permanen dan akan ada pada semua kombinasi pembebanan. Pada anjungan ini, yang termasuk beban mati adalah berat sendiri struktur, beban dek, dan beban tambahan (miscellaneous). Jenis Tripod di Selat Makassar 3-6

7 A. Berat Sendiri Struktur Berat sendiri struktur diperhitungkan secara otomatis oleh SACS dengan memasukkan input yang diminta. Beberapa input data untuk perhitungan otomatis berat sendiri model struktur diantaranya : 1. Berat jenis baja, sebesar 7850 kg /m Berat jenis air laut, sebesar 1025 kg /m 3 pada kondisi standar. 3. Keterangan flooded atau non-flooded. *) *) Flooded berarti bahwa ruang kosong pada member tubular dianggap terisi oleh air laut. Non-flooded berarti bahwa ruang kosong pada member tubular kosong dan hanya berisi udara. Member yang non-flooded apabila berada dibawah muka air laut akan memberikan gaya apung keatas (buoyancy). Besarnya buoyancy berbanding lurus dengan volume dari ruang kosong member. SACS hanya akan menghitung berat sendiri struktur yang dimodelkan, sedangkan pada pemodelan biasanya hanya struktur utama saja yang dimodelkan. Member-member kecil kadang-kadang tidak dimodelkan langsung tetapi keberadaannya tetap diperhitungkan melalui perkalian dengan faktor pembebanan tertentu atau dijadikan sebagai beban. Faktor desain yang digunakan sebagai bentuk antisipasi terhadap member yang tidak dimodelkan langsung adalah terhadap ketepatan item. Faktor penambahannya sebesar 5%. Faktor pembebanan tersebut diterapkan pada jacket dan beban mati saja. Adanya faktor ini juga meningkatkan gaya apung (buoyancy) sehingga perlu adanya penyesuaian besarnya kerapatan air (water density). Nilai kerapatan air yang digunakan adalah mengambil keadaan normal sebagai berikut : Kerapatan air untuk berat struktur nominal : 64,4 / 1,00 = 64,4 lb/ft 3 B. Beban Dek Beban yang termasuk dalam beban dek adalah berat dari struktur dek dan berat dari semua equipment yang ada diatas dek. Seluruh beban dek dikategorikan kedalam beban mati karena platform ini hanyalah suatu struktur pendukung sehingga semua equipment diatas dek dianggap statis dan tidak ada beban hidup yang signifikan bergerak diatas dek. Beban mati yang termasuk beban dek yang akan dimodelkan yaitu beban dek, beban plat, beban grating, tangga, handrail serta sistem pipa. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-7

8 Gambar 3.1 Plating, Grating, dan Stair load pada jaket walkway. Gambar 3.2 Plating, Grating, dan Stair load pada cellar deck. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-8

9 Gambar 3.3 Plating, Grating, dan Stair load pada main deck. Gambar 3.4 Piping load pada main deck. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-9

10 Gambar 3.5 Piping load pada cellar deck. Gambar 3.6 Equipment load pada cellar deck. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-10

11 Gambar 3.7 Equipment load pada main deck Beban Hidup Beban hidup merupakan beban yang keberadaan dan besarnya dapat berubah bergantung pada kondisi yang terjadi. Pada anjungan ini yang termasuk beban hidup adalah beban hidup pada deck, beban angin, beban gelombang, dan beban arus. Karena ketidakpastian beban hidup cukup besar maka pada perhitungannya, beban hidup harus diperhitungkan untuk berbagai arah (omni-directional) dan diperhitungkan dengan faktor pengali tertentu. Analisis berikut menggunakan 12 arah (setiap 30 o ) untuk mendapatkan kondisi pembebanan yang menghasilkan kondisi paling berbahaya bagi struktur. A. Beban Hidup pada Dek Beban hidup merupakan beban yang keberadaan dan besarnya dapat berubah bergantung pada kondisi yang terjadi. Beban hidup pada dek dapat terjadi akibat adanya proses produksi pada dek, beban hidup diasumsikan merata pada lokasi-lokasi tertentu. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-11

12 Gambar 3.8 Live Load pada main deck. Gambar 3.9 Live Load pada cellar deck. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-12

13 Gambar 3.10 Live Load pada jacket walkway. B. Beban Angin Beban angin bekerja pada bagian platform yang berada diatas permukaan air laut. Daerah yang dianggap mengalami beban angin adalah sekitar dek. Berdasarkan data parameter desain, perhitungan beban angin menggunakan data angin desain pada ketinggian 33 m diatas permukaan laut dengan pencatatan per 1 menit seperti pada Tabel 3.7. Beban angin disebabkan karena adanya tekanan angin yang bekerja pada area tertentu sehingga menghasilkan gaya angin. Area yang menjadi bidang terpa angin dihitung dengan menggunakan konsep tributary area. Sebagai input data untuk perhitungan otomatis beban angin oleh SACS, diperlukan luas proyeksi angin pada arah X dan arah Y. Tinggi efektif deck - main deck : 5 kaki - cellar deck : kaki - jacket walkway : kaki Lebar efektif deck - main deck : arah X : kaki arah Y : kaki Jenis Tripod di Selat Makassar 3-13

14 - cellar deck : arah X : kaki arah Y : kaki - jacket walkway : arah X : kaki arah Y : kaki Beban angin diaplikasikan sebagai beban terpusat pada titik-titik penopang dek. Untuk gayagaya angin yang bekerja pada deck dapat dilihat pada Tabel 3.9. Tabel 3.9 Beban Hidup Akibat Angin pada Deck KONDISI Gaya Main Deck Cellar Deck Jacket Walkway OPERATING F x 1,08 7,06 4,10 F y 0,99 7,95 4,76 STORM F x 2,47 16,13 9,37 F y 2,26 18,17 10,88 C. Beban Gelombang dan Arus Beban gelombang dan arus merupakan beban hidup yang berasal dari pergerakan air laut. Data gelombang berupa tinggi gelombang maksimum dan periode gelombang telah diberikan pada Tabel 3.2. Data arus berupa kecepatan arus pada berbagai kedalaman telah diberikan pada Tabel 3.3. Sesuai Design Basis, besarnya Wave Kinematic Factor dan Current Blockage Factor adalah 1.0. Untuk mendapatkan kondisi pembebanan terbesar bagi platform, beban gelombang dan arus dikombinasikan ke berbagai arah (omni-directional). Agar mendapat nilai terbesar, beban gelombang dan beban arus selalu dibuat searah. Beban gelombang dan arus diperhitungkan pada kondisi operasional (1 tahun) dan ekstrem (100 tahun). 1. Pemilihan Teori Gelombang Pemilihan Teori Gelombang dilakukan berdasarkan API RP2A 21 th edition (WSD) untuk kondisi operasional dan kondisi ekstrem. Karena gelombang dan arus yang dihitung arahnya sejajar, maka perlu dihitung besarnya apparent wave period. Besarnya apparent wave period dapat dihitung dengan Gambar 3.1. dibawah apabila nilai d/gt 2 > 0,01. a. Kondisi Operasional Diketahui data sebagai berikut : - d = 194,5 ft - g = 32,175 ft/sec 2 - T = 7,6 sec - H = 10,7 ft Jenis Tripod di Selat Makassar 3-14

15 d 194,5 0,1046 0, gt = 32,175 7, 6 = > H 10,7 2 2 gt = 32,175 7, 6 = 0, Dengan memplot nilai d/gt 2 dan H/gT 2 pada grafik Gambar 3.2., dapat disimpulkan bahwa dapat digunakan Teori Gelombang Stokes 5 th Order. Gambar 3.11 Validasi teori gelombang. b. Kondisi Storm Diketahui data sebagai berikut : - d = 194,5 ft - g = 32,175 ft/sec 2 - T = 16,3 sec Jenis Tripod di Selat Makassar 3-15

16 - H = 8,1 ft d ,0852 0, gt = 32,175 16,3 = > Selanjutnya, dihitung nilai d/gt 2 dan H/gT 2. H 16,3 2 2 gt = 32,175 8,1 = 0, Dengan memplot nilai d/gt app dan H/gT app pada grafik gambar 3.2., dapat disimpulkan bahwa dapat digunakan Teori Gelombang Stokes 5 th Order. 2. Penentuan Persamaan Gaya Hidrodinamik API RP2A 21 th edition (WSD) menyebutkan bahwa perhitungan gaya hidrodinamik akibat gelombang dan arus dapat menggunakan persamaan Morison apabila nilai perbandingan antara panjang gelombang dengan diameter elemen ( ) D λ dari 0,2. a. Kondisi Operasional Diketahui data sebagai berikut : - D = 36 atau 3 ft - g = 32,175 ft/sec 2 - T = 7,6 sec 2 2 gt 32,175 7, 6 λ = = = ft 2π 2π D 3 0,010 λ = = lebih kecil Karena nilai ( D λ ) =0,010 < 0,2 maka persamaan Morison dapat digunakan. b. Kondisi Ekstrem - D = 36 atau 3 ft - g = 32,175 ft/sec 2 - T = 16,3 sec Jenis Tripod di Selat Makassar 3-16

17 2 2 gt 32,175 16,3 λ = = = 1360 ft 2π 2π D 3 0, 0022 λ = 1360 = Karena nilai ( D λ ) =0,01 < 0,2 maka persamaan Morison dapat digunakan. Dengan input utama seperti tinggi gelombang, periode gelombang, arah, pemilihan teori gelombang, wave kinematic factor, dan kecepatan arus pada beberapa kedalaman air, maka SACS akan menghitung secara otomatis besarnya beban gelombang dan arus yang terjadi. Gambar 3.12 Grafik pembagian teori hidrodinamika gelombang. 3.4 Pemodelan Pemodelan merupakan langkah selanjutnya setelah diperolehnya data yang diperlukan. Pemodelan dalam analisis anjungan lepas pantai pada umumnya dapat dibagi menjadi dua : a. Pemodelan struktur b. Pemodelan pembebanan Dalam pemodelan struktur, hal-hal yang dimodelkan terdiri dari elemen-elemen yang bersifat struktural, maksudnya elemen tersebut bersifat mendukung kekuatan bangunan lepas pantai. Sebagai contoh : seluruh elemen tubular seperti legs, dan bracing pada jacket, elemen pada deck, dll. Dalam pemodelan pembebanan, hal-hal yang dimodelkan adalah semua beban yang akan mempengaruhi kekuatan dari bangunan struktur lepas pantai. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-17

18 Sebagai contoh : berat sendiri struktur, beban mati tambahan, beban hidup dan beban lingkungan. Setelah dilakukan pemodelan terhadap kedua bagian diatas, langkah selanjutnya adalah analisis struktur. Maksudnya akan dianalisis perilaku bangunan lepas pantai dalam menerima pengaruh dari beban yang terjadi. Dalam independent review bangunan lepas pantai, analisis struktur terdiri dari : 1. Analisis in-place Analisis in-place merupakan analisis terhadap kemampulayanan bangunan lepas pantai dalam menerima beban yang bekerja. Analisis ini dibagi dalam 2 kondisi, yaitu: kondisi operating dan kondisi ekstrim. Untuk mengevaluasi kemampulayanan struktur tersebut dapat dilihat dengan memeriksa tegangan pada elemen, sambungan dan tiang pancang dibandingkan dengan tegangan yang diizinkan. 2. Analisis Dinamik Analisis dinamik adalah analisis yang dilakukan untuk mendapatkan periode alami struktur akibat adanya beban yang bekerja pada struktur seperti gelombang. Dengan diperolehnya periode natural dari struktur tersebut, dapat diperoleh besarnya DAF (Dynamic Amplification Factor), dimana DAF menunjukkan pengaruh osilasi struktur terhadap efek pembesaran gelombang. 3. Analisis fatigue Analisis fatigue merupakan analisis untuk mendapatkan usia layan dari struktur. Analisis ini diakibatkan oleh pembebanan yang sifatnya terus-menerus sehingga bangunan lepas pantai akan mengalami penurunan kekuatan dalam menahan beban (fatigue). 4. Analisis seismik Analisis seismik, merupakan analisis yang penting dilakukan jika bangunan lepas pantai berada pada daerah gempa. Gempa ini berperilaku sebagai beban luar yang bekerja secara dinamik terhadap bangunan lepas pantai. Evaluasi terhadap kemampulayanan bangunan lepas pantai akibat pengaruh beban gempa dapat dilihat dari tegangan pada elemen, sambungan dan tiang pancang dibandingkan dengan tegangan yang diizinkan. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-18

19 Pemodelan dan analisis struktur dilakukan dengan bantuan program SACS (Structural Analysis Computer System). Gambar 3.13 Ilustrasi model anjungan lepas pantai Penjelasan Singkat Program SACS (Structural Analysis Computer System) adalah program analisis struktur baik untuk struktur lepas pantai maupun struktur umum. SACS memiliki kemampuan analisis statik, analisis dinamik, perhitungan beban lingkungan seperti beban gelombang, arus dan angin, cek dan desain member, analisis pada saat peluncuran, analisis kekuatan sambungan, analisis umur fatigue, analisis tiang pancang, analisis keruntuhan non-linier bahkan melakukan estimasi biaya. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-19

20 SACS terdiri dari modul-modul program yang memiliki fungsi berbeda namun saling berkaitan. Berikut ini adalah modul-modul yang akan digunakan: 1. SACS Executive Merupakan program utama yang menghubungkan modul-modul lain dalam SACS. Modul-modul lain dijalankan dengan SACS Executive ini. 2. Precede Merupakan program permodelan geometri, material, properti penampang dan pembebanan sederhana. 3. Seastate Program yang dapat memperhitungkan beban lingkungan seperti beban gelombang, arus dan angin. Dapat memperhitungkan efek marine growth, buoyancy dan memodelkan gelombang untuk respon dinamik. 4. SACS IV Merupakan program analisis finite element untuk analisis struktur dan pembebanan yang telah dimasukkan pada modul sebelumnya. 5. Postvue Program analisis kekuatan member dan desain berdasarkan kode desain (design code) seperti API, AISC dan LRFD. 6. Joint Can Pemeriksaan kekuatan sambungan dan desain sambungan tubular berdasarkan kode desain. 7. PSI Simulasi interaksi tanah dengan tiang pancang untuk melakukan proses iterasi penyamaan load deflection antara struktur dengan tiang pancang. 8. Fatigue Program pemeriksaan umur fatigue dan desain ulang sambungan. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-20

21 Gambar 3.14 Diagram alir analisis SACS. Dalam penentuan fixity (restraints atau release) SACS memiliki suatu konvensi. Restraints adalah kebalikan dari release, restraints berarti menyalurkan gaya sedangkan release berarti tidak menyalurkan gaya. Terdapat enam derajat kebebasan yaitu translasi arah x, y dan z serta rotasi melingkari sumbu x, y dan z dan dapat dimodelkan dengan Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz. Dalam SACS derajat kebebasan tersebut dimodelkan dengan binary code dan definisi binary code untuk restraints pada member berkebalikan dengan definisi restrain pada joint. Sebagai contoh suatu member elemen yang menyalurkan semua gaya atau direstraints diseluruh derajat kebebasanya akan dimodelkan sedangkan suatu joint yang dimodelkan sebagai sendi yang hanya menyalurkan translasi akan dimodelkan Contoh lain apabila kita akan memodelkan suatu kondisi yang hanya menahan gaya lateral saja maka elemen akan dimodelkan dengan fixity sedangkan suatu joint akan dimodelkan dengan fixity Pemahaman ini diperlukan dalam memodelkan elemen seperti conductor dan riser. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-21

22 3.4.2 Pemodelan Deck A. Acuan Permodelan Dalam melakukan pemodelan deck, ada beberapa hal yang penting untuk diperhatikan. Diantaranya : 1. Seluruh elemen utama dimodelkan. 2. Pelat deck dimodelkan 3. Deck support dimodelkan 4. Berat sendiri deck akan dijumlahkan dengan beban yang bekerja pada deck. 5. Diperlukan adanya jarak bebas (Air Gap) antara tepi paling bawah dek dan puncak gelombang pada kondisi ekstrem sebesar minimum 1,5 m. B. Model Deck Deck pada EL Gambar 3.15 Model main deck. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-22

23 Deck pada EL Gambar 3.16 Model cellar deck. Gambar 3.17 Model deck 3D. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-23

24 3.4.3 Pemodelan Jacket A. Acuan Permodelan Dalam melakukan pemodelan jacket, ada beberapa hal yang penting untuk diperhatikan. Diantaranya : 1. Seluruh elemen tubular seperti jacket legs, bracings, horizontal framing, dan joint cans dimodelkan. 2. Pada daerah sambungan antara legs dan bracing, batang tubular dimodelkan lebih besar dari tubular pada legs yang bukan didaerah sambungan. Hal ini umum dinamakan joint cans. Dimodelkan sebagai concentric tubular. 3. Conductor, horizontal framing dimodelkan sebagai tubular biasa. 4. Perlengkapan tambahan jacket seperti anode, grating, dan stairs dimodelkan sebagai Beban mati tambahan pada deck. 5. Ketebalan dari elemen yang berada di elevasi splash zone tidak berubah, karena sepanjang waktu layan anjungan ini tidak ditemukan adanya korosi. 6. Yield strength pada jacket dibedakan menjadi elemen tubular dengan OD < 18 (f y = 35 ksi) dan OD > 18 (f y = 36 ksi). 7. Pada bagian dasar laut, semua joint dimodelkan sebagai pilehead (titik transisi untuk pemodelan tiang pancang) yang berarti pemodelan jacket akan diteruskan kedalam tanah. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-24

25 B. Model Jacket Gambar 3.18 Model jacket keseluruhan. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-25

26 Gambar 3.19 Model jacket pada Row A Jenis Tripod di Selat Makassar 3-26

27 Gambar 3.20 Model jacket pada Row B Jenis Tripod di Selat Makassar 3-27

28 Gambar 3.21 Model jacket pada Row C. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-28

29 Gambar 3.22 Plan view pada EL ft (mudline). Gambar 3.23 Plan view pada EL ft. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-29

30 Gambar 3.24 Plan view pada EL 127,5 ft s / d 130,06 ft. Gambar 3.25 Plan view pada EL 87,5 ft Jenis Tripod di Selat Makassar 3-30

31 Gambar 3.26 Plan view pada EL 52.5 ft. Gambar 3.27 Plan view pada EL 22.5 ft. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-31

32 Gambar 3.28 Plan view pada EL ft Pemodelan Pondasi Pemodelan pada daerah dibawah dasar laut dibagi menjadi 2 : 1. Pemodelan tiang 2. Pemodelan data tanah A. Pemodelan Tiang Pemodelan tiang dilakukan untuk menghasilkan daya dukung pondasi. Dimana daya dukung pondasi ini ditentukan oleh : 1. Daya dukung selimut tiang Hal yang mempengaruhi besarnya daya dukung selimut tiang adalah luas selimut tiang tersebut. Acuan pemodelan : Jenis Tripod di Selat Makassar 3-32

33 - Terdapat 6 buah tiang yang tertanam di pondasi. 3 tiang berasal dari jacket legs sedangkan 3 tiang berasal dari well conductor. - Mendefinisikan kekakuan model di elevasi mudline sebagai pilehead, mendefinisikan group section yang bersesuaian, parameter penampang dan kedalaman tiang pancang. - Untuk tiang dari jacket legs menggunakan properties tubular dengan ukuran 36 x 0.75 WT, sedangkan untuk conductor menggunakan properties tubular dengan ukuran 30 x 1 WT. - Penetrasi tiang sedalam 216 ft dari dasar laut. 2. Daya dukung ujung tiang Hal yang mempengaruhi besarnya daya dukung ujung tiang adalah luas dari ujung tiang tersebut. Untuk jacket legs, luas ujung tiang (A), digunakan dengan properties tiang 36 ODx Untuk tiang pancang : A = ¼ * pi* ( ) = ft 2 - Untuk well conductor : A = ¼ * pi* ( ) = ft 2 Setelah dilakukan pemodelan terhadap daya dukung tiang, langkah selanjutnya adalah melakukan input data tanah. B. Pemodelan Data Tanah Properties tiang yang telah didefinisikan diatas, kemudian dihubungkan dengan data tanah. Sehingga daya dukung pondasi dapat diperoleh. Terdapat tiga bagian dalam pemodelan data tanah : 1. T-Z soil axial - Input nilai T dan nilai Z terbagi berdasarkan zona kedalaman. - Kedalaman penginputan data tanah sampai 216 m dari dasar laut. 2. T-Z axial bearing - Input nilai T dan nilai Z terbagi berdasarkan zona kedalaman - Kedalaman penginputan data tanah sampai 216 m dari dasar laut 3. Soil torsion head - Input nilai P dan nilai Y terbagi berdasarkan zona kedalaman Jenis Tripod di Selat Makassar 3-33

34 - Kedalaman penginputan data tanah sampai 216 m dari dasar laut Pemodelan Struktur Tambahan A. Well Conductor Well Conductor adalah selubung casing yang berguna sebagai pipa saluran transportasi minyak dan gas dari bawah permukaan bumi ke fasilitas produksi. Well Conductor sudah tertanam ke dalam tanah sehingga beratnya semua sudah disalurkan ke tanah sehingga jacke tidak akan menerima beban vertikal akibat adanya conductor. Well conductor ini berada di tengah platform dengan jumlah 3 buah. Adapun acuan pemodelan well conductor : 1. Conductor framing tidak dimodelkan, karena tidak bersifat struktural. 2. Dimodelkan sebagai properties tubular. 3. Joint pada well conductor yang memotong horizontal framing pada elevasi ft, ft, ft, ft, ft, ft, dan ft dibuat master-slave joints. Artinya dalam satu titik tersebut terdapat dua joint. Hal ini dilakukan karena beban akibat well conductor tidak disalurkan kepada horizontal framing, melainkan disalurkan langsung ke pondasi. 4. Fixity well conductor pada dasar laut dimodelkan sebagai pilehead (titik transisi untuk permodelan tiang pancang) yang berarti permodelan conductor akan diteruskan kedalam tanah. B. Pemodelan Riser dan Fleksible Statik Riser adalah pipa yang berfungsi untuk menyalurkan fluida atau gas dari/ke anjungan. Riser ini dimodelkan dari elevasi ft sampai dasar laut. Jumlah riser pada anjungan ini sebanyak 2 buah, dengan diameter 12,75 dan 10,75. Pemodelan riser ini diasumsikan gaya vertikal akan ditahan oleh riser di elevasi mudline dan gaya horizontal akan disalurkan keseluruh elevasi horizontal bracing. Fleksibel statik dimodelkan dengan properties berbentuk tubular dan pada bagian ujungnya, diberi fixity C. Pemodelan Antisipasi Karat Adanya karat akan mengurangi kapasitas dari elemen dengan memperkecil luas efektifnya. Fenomena ini harus dimodelkan untuk menghindari terjadinya kegagalan desain. Daerah yang mengalami pengaruh korosi berada pada splash zone, yang berada antara ketinggian Jenis Tripod di Selat Makassar 3-34

35 +7.5 m sampai 5.50 m. Namun karena selama masa produksi anjungan ini tidak terindikasi terjadi korosi, maka pengurangan ketebalan member dilakukan seperlunya Sistem Penamaan Member Untuk memudahkan pada saat memasukkan beban pada member, digunakan sistem grup untuk mengumpulkan member-member yang sejenis. Sistem penamaan dari grup yang ada pada model anjungan ini disajikan pada Tabel Tabel 3.10 Sistem Penamaan Grup Member pada Anjungan Deskripsi Grup Jacket Leg LG* Pile PL* Wishbone W.B Conductor CON Conductor Guide CG* Riser RS* Riser Guide RG* Riser Support RC* K-Bracing K0* Bracing at EL ft A1* Bracing at EL ft A2* Bracing at EL ft A3* Bracing at EL ft A4* Bracing at EL -52.5ft A5* Bracing at EL -27.5ft A6* Bracing at EL +2.5ft A7* Deck Main Deck MD* Cellar Deck CD* Bracing at EL ft HO* Deck Leg LGD Deck Support T** Dimensi Member Dimensi member yang digunakan dalam anjungan ini dapat dilihat pada Tabel Jenis Tripod di Selat Makassar 3-35

36 Tabel 3.11 Dimensi Member Group Member Group Diameter (inch) Wall Thickness (inch) Member Group Diameter (inch) Wall Thickness (inch) A LG A LG A LG A LG A LG A LG A LG A LG A LG A LGD A MD1 W18X55 A MD2 W12X30 A MD3 W14X61 A MD4 W12X279 A MD6 W16X50 A PL A PL A PL A PL CD1 W18X50 PL CD2 W12X26 PL CD3 C12X30 PL CD4 C12X25 RC CD5 W12X16 RG CG RG CON RS H RS HC T K T K T K TC K TC K TS K W.B Jenis Tripod di Selat Makassar 3-36

37 3.4.8 Modal Analisis Modal analisis adalah analisis yang dilakukan untuk mendapatkan periode natural struktur (eigenvalues) dan mode shape natural (eigenvector). Dari output ini akan diperoleh nilai dynamic amplification factor, dengan menggunakan rumus : DAF = 1 (3.1) (1 Ω ) + (2ξΩ) DAF ini merupakan nilai representasi dari pengaruh osilasi struktur terhadap efek perbesaran gelombang. Oleh karena itu, beban gelombang dikalikan dengan nilai DAF pada saat kombinasi dengan beban lainnya seperti angin dan beban mati. Contoh model input dibawah ini akan lebih mengilustrasikan posisi dari DAF : Nilai DAF Dalam men-generate modal analisis, program SACS menggunakan modul Dynpac. Berikut adalah input data yang perlu diperhatikan dalam pemakaian modul Dynpac ini : 1. Informasi umum Informasi umum yang dimaksud terdiri dari : a. Pendifinisian sumbu yang berarah vertikal. Seperti : +Z b. Satuan yang dipakai. Seperti : feet c. Berat jenis struktur d. Kedalaman laut e. Berat jenis air laut f. Ketinggian dasar laut 2. Perhitungan massa struktur Massa dari struktur, dalam analisis modal ini bisa diperhitungkan sebagai massa terkumpul (lumped mass) atau massa konsisten (consistent mass). Metode lumped mass mendefinisikan bahwa seluruh elemen massa disimplifikasikan menjadi satu Jenis Tripod di Selat Makassar 3-37

38 kumpulan massa pada zona struktur tertentu, sedangkan consistent massa mendefinisikan bahwa massa terdistribusi sepanjang elemen struktur itu sendiri. Dalam modul Dynpac, lumped mass dikenal dengan LUMP sedangkan consistent mass dikenal dengan CONS. Pada pengerjaan platform oyong santos ini, digunakan metode consistent mass. 3. Perhitungan beban menjadi massa Beban yang bekerja pada struktur secara otomatis akan di-generate pada Dynpac Option-masses from SACS loads option, dengan memilih SA yang artinya mengkonversikan beban sebagai penambahan massa. Perlu didefinisikan arah dari bekerjanya beban, sebagai contoh pada beban gravitasi, didefinisikan arahnya yaitu Z. Jika periode natural struktur lebih kecil dari periode gelombang, maka analisis menunjukkan bahwa nilai dynamic amplification kecil. Hal ini terjadi untuk kasus, jika bangunan lepas pantai relatif pendek, kaku dan ditempatkan dikedalaman 300ft atau kurang. Semakin dekat periode gaya yang mengenai struktur dengan struktur tersebut maka pengaruh gaya tersebut akan meningkat. Jenis Tripod di Selat Makassar 3-38